(57)【要約】  エンジン運転状態に応じて「代表スワール速度」を求めるべきタイミングである「噴射時期代表クランク角度」を特定すると共に、「代表スワール速度」を求めるべき噴霧内の特定位置である「噴霧代表位置」を特定する。これら特定された「噴射時期代表クランク角度」における「噴霧代表位置」での「代表スワール速度」、及び、この「代表スワール速度」を温度補正することにより得られる「実代表スワール速度」を算出する。エンジン運転状態に応じた「目標代表スワール速度」を算出し、「実代表スワール速度」が「目標代表スワール速度」に一致するようにスワールコントロールバルブの開度を調整する。
2012032627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スワール流の発生している筒内に向けて燃料噴射弁から燃料噴射を行い、その燃料の自着火による燃焼を行う圧縮自着火式内燃機関の制御装置において、
内燃機関運転状態に応じて、スワール速度の算出を行うべきタイミングを特定する代表タイミング特定手段と、
内燃機関運転状態に応じて、スワール速度の算出を行うべき筒内位置を特定する代表位置特定手段と、
上記特定された代表タイミング及び代表位置でのスワール速度を算出するスワール速度算出手段と、
上記スワール速度算出手段によって算出されたスワール速度に基づいて内燃機関制御パラメータの調整を行う制御パラメータ調整手段とを備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の制御装置において、
上記スワール速度を可変とするスワール速度可変機構が備えられ、
上記制御パラメータ調整手段は、上記スワール速度算出手段によって算出されたスワール速度が、予め設定された目標スワール速度に一致するように上記スワール速度可変機構を制御するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の内燃機関の制御装置において、
上記スワール速度可変機構は吸気系に設けられたスワールコントロールバルブまたは吸気バルブのバルブタイミング可変機構であることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１記載の内燃機関の制御装置において、
上記制御パラメータ調整手段は、インターバルを存して多段噴射される燃料噴射弁からの燃料の噴霧同士の重なり領域における当量比が、予め設定された目標当量比に一致するように上記多段噴射される燃料の噴射インターバルを制御するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項１記載の内燃機関の制御装置において、
上記代表タイミング特定手段は、内燃機関の負荷が高いほど、燃料噴射弁からの燃料噴射期間における遅角側をスワール速度の算出を行うべきタイミングとして特定するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項１記載の内燃機関の制御装置において、
上記代表位置特定手段は、内燃機関の負荷が高いほど、噴霧長さ方向の先端から離れた噴霧長手方向中央位置側をスワール速度の算出を行うべき筒内位置として特定するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項１記載の内燃機関の制御装置において、
上記スワール速度算出手段は、上記特定された代表タイミング及び代表位置での代表スワール速度に対して、筒内状態量に応じた補正動作を行うことによりスワール速度を算出するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項８】
請求項２記載の内燃機関の制御装置において、
上記目標スワール速度は、内燃機関運転状態に応じて求められた基準目標スワール速度に対し、筒内状態量に応じた補正動作が行われることで求められることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項９】
請求項７または８記載の内燃機関の制御装置において、
上記筒内状態量は、筒内温度、筒内圧力、筒内ガス量、筒内酸素濃度のうちの少なくとも一つであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
請求項４記載の内燃機関の制御装置において、
上記目標当量比は、内燃機関運転状態に応じて求められることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンに代表される圧縮自着火式内燃機関の制御装置に係る。特に、本発明は、筒内で発生するスワール流の利用範囲の拡大を図るための対策に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から周知のように、自動車用エンジン等として使用されるディーゼルエンジンでは、エンジン回転数、アクセル操作量、冷却水温度、吸気温度等に応じて、燃料噴射弁（以下、インジェクタと呼ぶ場合もある）からの燃料噴射量や燃料噴射タイミング等といった各種制御パラメータを制御することが行われている。これら制御パラメータは、排気エミッションの改善、高いエンジントルクの確保、燃焼音の低減等といった観点からその制御値が求められる。【０００３】
そして、上記制御パラメータの一つとして、気筒内で発生するスワール流（水平方向の旋回流）が挙げられる。つまり、このスワール流（スワール流速）を調整することにより燃焼室内での燃焼状態を制御することが提案されている。より具体的には吸気系に備えられたスワールコントロールバルブの開度を調整することによりスワール流速（以下、スワール速度と呼ぶ場合もある）を制御し、これによって燃焼室内における噴霧の状態を制御するようにしている。【０００４】
例えば、下記の特許文献１には、最適スワール比（クランクシャフトが１回転する期間中における吸気の筒内周方向の回転回数）を、「定数×インジェクタの噴孔間の角度／メイン噴射期間」として求め、各噴孔から噴射された噴霧同士の間の空間が最大限に利用可能となるように上記定数を実験的に決定することが開示されている。【０００５】
また、下記の特許文献２には、エンジンの運転状態に基づいて決定されたパイロット噴射時期がＰＭ排出量の許容上限値を超える状況にある場合には、スワール流を変更することにより、パイロット噴射時期を変更することなくＰＭ排出量が上記許容上限値を超えないようにすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１７７７８３号公報
【特許文献２】特開２００４−３６０５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、近年、自動車の排気エミッション規制の強化（Ｅｕｒｏ６等）に伴い、環境変化や運転過渡等に起因して、筒内の圧力、温度、ガス（空気）量、酸素濃度等といった燃焼状態に影響を与えるパラメータ（燃焼状態量とも呼ばれる）が変化する状況になっても、混合気の燃焼状態を適正化して（例えば燃焼場での当量比を適正化して）スモークやＨＣ等の発生量を規制の範囲内に抑えることが要求されている。【０００８】
より具体的には、上記インジェクタの各噴孔から噴射される燃料の噴霧角は上記燃焼状態量によって変化する。例えば、筒内圧力が高いほど、また、筒内温度が高いほど噴霧角は大きくなる。また、筒内のガス量や酸素濃度が高いほど上記筒内温度が高くなるので、この場合にも噴霧角は大きくなる。このように噴霧角が大きくなるような環境変化や運転過渡等が生じた場合に、スワール速度の適正化が図れていないと、噴霧同士の重なり度合いが大きくなり過ぎてスモークの発生量が規制範囲を超えてしまう可能性がある。逆に、噴霧角が小さくなるような環境変化や運転過渡等が生じた場合に、スワール速度の適正化が図れていないと、噴霧同士の重なり度合いが小さくなり過ぎてＨＣの発生量が規制範囲を超えてしまう可能性がある。【０００９】
しかしながら、上述した各特許文献に開示されているスワール流の制御にあっては、これら環境変化や運転過渡等に起因して燃焼状態量が変化することを考慮したスワール流の制御については何ら考慮されておらず、スワール流の利用範囲が限定的であった。【００１０】
本発明の発明者は、この点に鑑み、上記スワール流の利用範囲を拡大することに着目し本発明に至った。【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、筒内で発生するスワール流の利用範囲を拡大し、排気エミッションの改善に役立てることが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、気筒内で発生しているスワール流の流速を算出または推定すべきタイミング及びその位置（筒内の位置）、言い換えると、筒内に噴射された燃料の噴霧中において上記スワール流によって周方向に流される速度を算出または推定すべきタイミング及びその位置（噴霧の長手方向で特定すべき位置）を内燃機関の運転状態に応じて特定し、その特定されたスワール速度に基づいて内燃機関の制御パラメータ（スワール速度や燃料噴射インターバル等）の制御を行うようにしている。【００１３】
−解決手段−
具体的に、本発明は、スワール流の発生している筒内に向けて燃料噴射弁から燃料噴射を行い、その燃料の自着火による燃焼を行う圧縮自着火式内燃機関の制御装置を前提とする。この内燃機関の制御装置に対し、内燃機関運転状態に応じて、スワール速度の算出を行うべきタイミングを特定する代表タイミング特定手段と、内燃機関運転状態に応じて、スワール速度の算出を行うべき筒内位置を特定する代表位置特定手段と、上記特定された代表タイミング及び代表位置でのスワール速度を算出するスワール速度算出手段と、このスワール速度算出手段によって算出されたスワール速度に基づいて内燃機関制御パラメータの調整を行う制御パラメータ調整手段とを備えさせている。【００１４】
この特定事項により、内燃機関の運転状態に応じ、排気エミッション等を考慮すべき燃料噴射期間中のタイミング（代表タイミング）及び筒内位置（噴霧内の位置：代表位置）でのスワール速度の適正化を図ることができる。例えば、スモーク発生量を考慮すべき運転状態では、このスモーク発生原因となっているタイミング及び領域（筒内位置）でのスワール速度の適正化を図り、ＨＣ発生量を考慮すべき運転状態では、このＨＣ発生原因となっているタイミング及び領域（筒内位置）でのスワール速度の適正化を図るようにする。これにより、内燃機関の運転状態の急速な変化や環境の変化が生じた場合であっても排気エミッションの悪化を防止することができ、良好な排気エミッションを維持することが可能となる。【００１５】
上記内燃機関制御パラメータとしてはスワール速度及び噴射インターバルが挙げられる。スワール速度を調整する場合の構成として以下のものが挙げられる。先ず、スワール速度を可変とするスワール速度可変機構を備えさせる。そして、上記スワール速度算出手段によって算出されたスワール速度が、予め設定された目標スワール速度に一致するように、上記制御パラメータ調整手段が上記スワール速度可変機構を制御する構成としている。【００１６】
この場合、上記スワール速度可変機構としては、吸気系に設けられたスワールコントロールバルブまたは吸気バルブのバルブタイミング可変機構が挙げられる。【００１７】
このようにして上記特定した代表タイミング及び代表位置でのスワール速度の適正化を図ることにより、運転状態に応じた噴霧流れ状態を得ることができ、内燃機関の運転状態の急速な変化や環境の変化が生じた場合であっても排気エミッションの改善を図ることができる。【００１８】
噴射インターバルを調整する場合の構成として以下のものが挙げられる。インターバルを存して多段噴射される燃料噴射弁からの燃料の噴霧同士の重なり領域における当量比が、予め設定された目標当量比に一致するように、上記制御パラメータ調整手段が上記多段噴射される燃料の噴射インターバルを制御する構成としている。【００１９】
このようにして上記特定した代表タイミング及び代表位置でのスワール速度に基づいて噴射インターバルの適正化を図ることによっても、運転状態に応じた噴霧流れ状態を得ることができ、内燃機関の運転状態の急速な変化や環境の変化が生じた場合であっても排気エミッションの改善を図ることができる。【００２０】
上記代表タイミング特定手段の構成として具体的には、内燃機関の負荷が高いほど、燃料噴射弁からの燃料噴射期間における遅角側をスワール速度の算出を行うべきタイミングとして特定するようにしている。【００２１】
このように代表タイミングを特定する理由を以下に述べる。内燃機関の高負荷運転時には、燃焼場での当量比がリッチとなって燃焼期間の後期（遅角側）でスモークの発生量が増大する可能性がある。このため、このスモーク発生量を大きく左右する燃料噴射期間における遅角側をスワール速度の算出を行うべきタイミングとして特定し、この燃料噴射期間における遅角側でのスワール速度の適正化を図ってスモーク発生量を規制の範囲内に抑えるようにする。一方、内燃機関の低負荷運転時には、燃焼場での当量比がリーンとなって混合気の着火性が悪化したり燃焼期間の初期（進角側）でＨＣの発生量が増大したりする可能性がある。このため、この着火性やＨＣ発生量を大きく左右する燃料噴射期間における進角側をスワール速度の算出を行うべきタイミングとして特定し、この燃料噴射期間における進角側でのスワール速度の適正化を図って混合気の着火性を良好にし且つＨＣの発生量を規制の範囲内に抑えるようにする。【００２２】
上記代表位置特定手段の構成として具体的には、内燃機関の負荷が高いほど、噴霧長さ方向の先端から離れた噴霧長手方向中央位置側をスワール速度の算出を行うべき筒内位置として特定するようにしている。【００２３】
このように代表位置を特定する理由を以下に述べる。内燃機関の高負荷運転時には、当量比が比較的リッチになりやすくスモーク発生量の増大の原因となる噴霧長手方向中央位置を、スワール速度の算出を行うべき筒内位置として特定し、この噴霧長手方向中央位置でのスワール速度の適正化を図ってスモーク発生量を規制の範囲内に抑えるようにする。一方、内燃機関の低負荷運転時には、燃料の壁面付着に起因するＨＣの発生量が増大する可能性があるため、このＨＣ発生量を大きく左右する噴霧先端位置を、スワール速度の算出を行うべき筒内位置として特定し、この噴霧先端位置でのスワール速度の適正化を図ってＨＣの発生量を規制の範囲内に抑えるようにする。【００２４】
上記スワール速度算出手段の構成としてより具体的には、上記特定された代表タイミング及び代表位置での代表スワール速度に対して、筒内状態量に応じた補正動作を行うことによりスワール速度を算出する構成としている。【００２５】
また、上記目標スワール速度の算出手法としては、内燃機関運転状態に応じて求められた基準目標スワール速度に対し、筒内状態量に応じた補正動作を行うようにしている。【００２６】
上記筒内状態量として、具体的には、筒内温度、筒内圧力、筒内ガス量、筒内酸素濃度のうちの少なくとも一つが挙げられる。【００２７】
このようにして筒内状態量に応じた補正を行うことでスワール速度や目標スワール速度を算出するようにしているため、内燃機関の運転状態の急速な変化や環境の変化が生じた場合であっても適正なスワール速度及び目標スワール速度を算出することができ、排気エミッションの悪化を防止できる。【００２８】
また、上記目標当量比は、内燃機関運転状態に応じて求められる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明では、気筒内で発生しているスワール速度を算出すべきタイミング及びその位置を内燃機関の運転状態に応じて特定し、その特定されたスワール速度に基づいて内燃機関の制御パラメータ（スワール速度や燃料噴射インターバル等）の制御を行うようにしている。このため、内燃機関の運転状態の急速な変化や環境の変化が生じた場合であっても適正なスワール速度及び目標スワール速度を算出することができ、排気エミッションの悪化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、実施形態に係るエンジン及びその制御系統の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、ディーゼルエンジンの燃焼室及びその周辺部を示す断面図である。
【図３】図３は、ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、燃焼室内での燃焼形態の概略を説明するための吸排気系及び燃焼室の模式図である。
【図５】図５は、燃料噴射時における燃焼室及びその周辺部を示す断面図である。
【図６】図６は、燃料噴射時における燃焼室の平面図である。
【図７】図７は、スワール速度制御の手順を示すフローチャート図である。
【図８】図８は、エンジン回転数及び燃料噴射量により噴射時期代表クランク角度を特定するための噴射時期代表クランク角度特定マップを示す図である。
【図９】図９は、エンジン回転数及び燃料噴射量により噴霧代表位置を特定するための噴霧代表位置特定マップを示す図である。
【図１０】図１０は、噴射時期代表クランク角度に応じたスワール比を求めるためのスワール比マップを示す図である。
【図１１】図１１は、代表スワール速度を温度補正するための筒内温度補正マップを示す図である。
【図１２】図１２は、エンジン回転数及び燃料噴射量により基準目標スワール比を求めるための基準目標スワール比マップを示す図である。
【図１３】図１３は、目標スワール量とスワールコントロールバルブ操作量との関係を示すスワールコントロールバルブ操作量マップを示す図である。
【図１４】図１４は、噴射インターバル制御の手順を示すフローチャート図である。
【図１５】図１５は、パイロット噴射での噴霧とメイン噴射での噴霧との重なり領域を説明するための各噴霧の模式図であって、図１５（ａ）はパイロット噴射終了時点での噴霧を、図１５（ｂ）はメイン噴射終了時点での各噴霧を模式的に示す図である。
【図１６】図１６は、エンジン回転数及び燃料噴射量により目標当量比を求めるための目標当量比マップを示す図である。
【図１７】図１７は、エンジンの高負荷運転時における噴射インターバルとスモーク発生量との関係を示す図である。
【図１８】図１８は、エンジンの低負荷運転時における噴射インターバルとＨＣ発生量との関係を示す図である。
【図１９】図１９は、燃料噴射インターバル制御の変形例における制御手順を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車に搭載されたコモンレール式筒内直噴型多気筒（例えば直列４気筒）ディーゼルエンジン（圧縮自着火式内燃機関）に本発明を適用した場合について説明する。
【００３２】
−エンジンの構成−
先ず、本実施形態に係るディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）の概略構成について説明する。図１は本実施形態に係るエンジン１及びその制御系統の概略構成図である。また、図２は、ディーゼルエンジンの燃焼室３及びその周辺部を示す断面図である。
【００３３】
図１に示すように、本実施形態に係るエンジン１は、燃料供給系２、燃焼室３、吸気系６、排気系７等を主要部とするディーゼルエンジンシステムとして構成されている。
【００３４】
燃料供給系２は、サプライポンプ２１、コモンレール２２、インジェクタ（燃料噴射弁）２３、遮断弁２４、燃料添加弁２６、機関燃料通路２７、添加燃料通路２８等を備えて構成されている。
【００３５】
上記サプライポンプ２１は、燃料タンクから燃料を汲み上げ、この汲み上げた燃料を高圧にした後、機関燃料通路２７を介してコモンレール２２に供給する。コモンレール２２は、サプライポンプ２１から供給された高圧燃料を所定圧力に保持（蓄圧）する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各インジェクタ２３に分配する。インジェクタ２３は、その内部に圧電素子（ピエゾ素子）を備え、適宜開弁して燃焼室３内に燃料を噴射供給するピエゾインジェクタにより構成されている。このインジェクタ２３からの燃料噴射制御の詳細については後述する。
【００３６】
また、上記サプライポンプ２１は、燃料タンクから汲み上げた燃料の一部を、添加燃料通路２８を介して燃料添加弁２６に供給する。添加燃料通路２８には、緊急時において添加燃料通路２８を遮断して燃料添加を停止するための上記遮断弁２４が備えられている。
【００３７】
また、上記燃料添加弁２６は、ＥＣＵ１００による添加制御動作によって排気系７への燃料添加量が目標添加量（排気Ａ／Ｆが目標Ａ／Ｆとなるような添加量）となるように、また、燃料添加タイミングが所定タイミングとなるように開弁時期が制御される電子制御式の開閉弁により構成されている。つまり、この燃料添加弁２６から所望の燃料が適宜のタイミングで排気系７（排気ポート７１から排気マニホールド７２）に噴射供給される構成となっている。
【００３８】
吸気系６は、シリンダヘッド１５（図２参照）に形成された吸気ポート１５ａに接続される吸気マニホールド６３を備え、この吸気マニホールド６３に、吸気通路を構成する吸気管６４が接続されている。また、この吸気通路には、上流側から順にエアクリーナ６５、エアフローメータ４３、スロットルバルブ（吸気絞り弁）６２が配設されている。上記エアフローメータ４３は、エアクリーナ６５を介して吸気通路に流入される空気量に応じた電気信号を出力するようになっている。
【００３９】
また、この吸気系６には、燃焼室３内でのスワール流（水平方向の旋回流）を可変とするためのスワールコントロールバルブ（スワール速度可変機構）６６が備えられている（図２参照）。具体的に、上記吸気ポート１５ａとしては、ノーマルポート及びスワールポートの２系統が各気筒毎に備えられており、そのうち図２に示されているノーマルポート１５ａに、開度調整可能なバタフライバルブで成るスワールコントロールバルブ６６が配置されている。このスワールコントロールバルブ６６には図示しないアクチュエータが連繋されており、このアクチュエータの駆動によって調整されるスワールコントロールバルブ６６の開度に応じてノーマルポート１５ａを通過する空気の流量が変更できるようになっている。そして、スワールコントロールバルブ６６の開度が大きいほど、ノーマルポート１５ａから気筒内に吸入される空気量が増加する。このため、スワールポート（図２では図示省略）により発生したスワールは相対的に弱まり、気筒内は低スワール（スワール速度が低い状態）となる。逆に、スワールコントロールバルブ６６の開度が小さいほど、ノーマルポート１５ａから気筒内に吸入される空気量が減少する。このため、スワールポートにより発生したスワールは相対的に強められ、気筒内は高スワール（スワール速度が高い状態）となる。
【００４０】
排気系７は、シリンダヘッド１５に形成された上記排気ポート７１に接続される排気マニホールド７２を備え、この排気マニホールド７２に対して、排気通路を構成する排気管７３，７４が接続されている。また、この排気通路には、ＮＯｘ吸蔵触媒（ＮＳＲ触媒：ＮＯｘ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ触媒）７５及びＤＰＮＲ触媒（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｔｉｃｕｌａｔｅ−ＮＯｘ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ触媒）７６を備えたマニバータ（排気浄化装置）７７が配設されている。以下、これらＮＳＲ触媒７５及びＤＰＮＲ触媒７６について説明する。
【００４１】
ＮＳＲ触媒７５は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒であって、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を担体とし、この担体上に例えばカリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）のようなアルカリ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）のようなアルカリ土類、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）のような希土類と、白金（Ｐｔ）のような貴金属とが担持された構成となっている。
【００４２】
このＮＳＲ触媒７５は、排気中に多量の酸素が存在している状態においてはＮＯｘを吸蔵し、排気中の酸素濃度が低く、かつ還元成分（例えば燃料の未燃成分（ＨＣ））が多量に存在している状態においてはＮＯｘをＮＯ2若しくはＮＯに還元して放出する。ＮＯ2やＮＯとして放出されたＮＯｘは、排気中のＨＣやＣＯと速やかに反応することによってさらに還元されてＮ2となる。また、ＨＣやＣＯは、ＮＯ2やＮＯを還元することで、自身は酸化されてＨ2ＯやＣＯ2となる。即ち、ＮＳＲ触媒７５に導入される排気中の酸素濃度やＨＣ成分を適宜調整することにより、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化することができるようになっている。本実施形態のものでは、この排気中の酸素濃度やＨＣ成分の調整を上記燃料添加弁２６からの燃料添加動作によって行うことが可能となっている。
【００４３】
一方、ＤＰＮＲ触媒７６は、例えば多孔質セラミック構造体にＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持させたものであり、排気ガス中のＰＭは多孔質の壁を通過する際に捕集される。また、排気ガスの空燃比がリーンの場合、排気ガス中のＮＯｘはＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵され、空燃比がリッチになると、吸蔵したＮＯｘは還元・放出される。さらに、ＤＰＮＲ触媒７６には、捕集したＰＭを酸化・燃焼する触媒（例えば白金等の貴金属を主成分とする酸化触媒）が担持されている。
【００４４】
ここで、ディーゼルエンジンの燃焼室３及びその周辺部の構成について、図２を用いて説明する。この図２に示すように、エンジン本体の一部を構成するシリンダブロック１１には、各気筒（４気筒）毎に円筒状のシリンダボア１２が形成されており、各シリンダボア１２の内部にはピストン１３が上下方向に摺動可能に収容されている。
【００４５】
ピストン１３の頂面１３ａの上側には上記燃焼室３が形成されている。つまり、この燃焼室３は、シリンダブロック１１の上部にガスケット１４を介して取り付けられたシリンダヘッド１５の下面と、シリンダボア１２の内壁面と、ピストン１３の頂面１３ａとにより区画形成されている。そして、ピストン１３の頂面１３ａの略中央部には、キャビティ（凹陥部）１３ｂが凹設されており、このキャビティ１３ｂも燃焼室３の一部を構成している。
【００４６】
尚、このキャビティ１３ｂの形状としては、その中央部分（シリンダ中心線Ｐ上）では凹陥寸法が小さく、外周側に向かうに従って凹陥寸法が大きくなっている。つまり、図２に示すようにピストン１３が圧縮上死点付近にある際、このキャビティ１３ｂによって形成される燃焼室３としては、中央部分では比較的容積の小さい狭小空間とされ、外周側に向かって次第に空間が拡大される（拡大空間とされる）構成となっている。
【００４７】
上記ピストン１３は、コネクティングロッド１８の小端部１８ａがピストンピン１３ｃにより連結されており、このコネクティングロッド１８の大端部はエンジン出力軸であるクランクシャフトに連結されている。これにより、シリンダボア１２内でのピストン１３の往復移動がコネクティングロッド１８を介してクランクシャフトに伝達され、このクランクシャフトが回転することでエンジン出力が得られるようになっている。また、燃焼室３に向けてグロープラグ１９が配設されている。このグロープラグ１９は、エンジン１の始動直前に電流が流されることにより赤熱し、これに燃料噴霧の一部が吹きつけられることで着火・燃焼が促進される始動補助装置として機能する。
【００４８】
上記シリンダヘッド１５には、燃焼室３へ空気を導入する上記吸気ポート１５ａと、燃焼室３から排気ガスを排出する上記排気ポート７１とがそれぞれ形成されていると共に、吸気ポート１５ａを開閉する吸気バルブ１６及び排気ポート７１を開閉する排気バルブ１７が配設されている。これら吸気バルブ１６及び排気バルブ１７はシリンダ中心線Ｐを挟んで対向配置されている。つまり、本エンジン１はクロスフロータイプとして構成されている。また、シリンダヘッド１５には、燃焼室３の内部へ直接的に燃料を噴射する上記インジェクタ２３が取り付けられている。このインジェクタ２３は、シリンダ中心線Ｐに沿う起立姿勢で燃焼室３の略中央上部に配設されており、上記コモンレール２２から導入される燃料を燃焼室３に向けて所定のタイミングで噴射するようになっている。
【００４９】
更に、図１に示す如く、このエンジン１には、過給機（ターボチャージャ）５が設けられている。このターボチャージャ５は、タービンシャフト５１を介して連結されたタービンホイール５２及びコンプレッサホイール５３を備えている。コンプレッサホイール５３は吸気管６４内部に臨んで配置され、タービンホイール５２は排気管７３内部に臨んで配置されている。このためターボチャージャ５は、タービンホイール５２が受ける排気流（排気圧）を利用してコンプレッサホイール５３を回転させ、吸気圧を高めるといった所謂過給動作を行うようになっている。本実施形態におけるターボチャージャ５は、可変ノズル式ターボチャージャであって、タービンホイール５２側に可変ノズルベーン機構（図示省略）が設けられており、この可変ノズルベーン機構の開度を調整することにより、エンジン１の過給圧を調整することができる。
【００５０】
吸気系６の吸気管６４には、ターボチャージャ５での過給によって昇温した吸入空気を強制冷却するためのインタークーラ６１が設けられている。
【００５１】
このインタークーラ６１よりも更に下流側に設けられた上記スロットルバルブ６２は、その開度を無段階に調整することができる電子制御式の開閉弁であり、所定の条件下において吸入空気の流路面積を絞り、この吸入空気の供給量を調整（低減）する機能を有している。
【００５２】
また、エンジン１には、吸気系６と排気系７とを接続する排気還流通路（ＥＧＲ通路）８が設けられている。このＥＧＲ通路８は、排気の一部を適宜吸気系６に還流させて燃焼室３へ再度供給することにより燃焼温度を低下させ、これによってＮＯｘ発生量を低減させるものである。また、このＥＧＲ通路８には、電子制御によって無段階に開閉され、同通路を流れる排気流量を自在に調整することができるＥＧＲバルブ８１と、ＥＧＲ通路８を通過（還流）する排気を冷却するためのＥＧＲクーラ８２とが設けられている。これらＥＧＲ通路８、ＥＧＲバルブ８１、ＥＧＲクーラ８２等によってＥＧＲ装置（排気還流装置）が構成されている。
【００５３】
−センサ類−
エンジン１の各部位には、各種センサが取り付けられており、それぞれの部位の環境条件や、エンジン１の運転状態に関する信号を出力する。
【００５４】
例えば、上記エアフローメータ４３は、吸気系６内のスロットルバルブ６２上流において吸入空気の流量（吸入空気量）に応じた検出信号を出力する。吸気温センサ４９は、吸気マニホールド６３に配置され、吸入空気の温度に応じた検出信号を出力する。吸気圧センサ４８は、吸気マニホールド６３に配置され、吸入空気圧力に応じた検出信号を出力する。Ａ／Ｆ（空燃比）センサ４４は、排気系７のマニバータ７７の下流において排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。排気温センサ４５は、同じく排気系７のマニバータ７７の下流において排気ガスの温度（排気温度）に応じた検出信号を出力する。レール圧センサ４１はコモンレール２２内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出信号を出力する。スロットル開度センサ４２はスロットルバルブ６２の開度を検出する。
【００５５】
−ＥＣＵ−
ＥＣＵ１００は、図３に示すように、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３及びバックアップＲＡＭ１０４などを備えている。ＲＯＭ１０２は、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリである。バックアップＲＡＭ１０４は、例えばエンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。
【００５６】
以上のＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３及びバックアップＲＡＭ１０４は、バス１０７を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース１０５及び出力インターフェース１０６と接続されている。
【００５７】
入力インターフェース１０５には、上記レール圧センサ４１、スロットル開度センサ４２、エアフローメータ４３、Ａ／Ｆセンサ４４、排気温センサ４５、吸気圧センサ４８、吸気温センサ４９が接続されている。さらに、この入力インターフェース１０５には、エンジン１の冷却水温に応じた検出信号を出力する水温センサ４６、アクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号を出力するアクセル開度センサ４７、及び、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パルス）を出力するクランクポジションセンサ４０などが接続されている。
【００５８】
一方、出力インターフェース１０６には、上記サプライポンプ２１、インジェクタ２３、燃料添加弁２６、スロットルバルブ６２、スワールコントロールバルブ６６、及び、ＥＧＲバルブ８１などが接続されている。また、出力インターフェース１０６には、その他に、上記ターボチャージャ５の可変ノズルベーン機構に備えられたアクチュエータ（図示省略）も接続されている。
【００５９】
そして、ＥＣＵ１００は、上記した各種センサからの出力、その出力値を利用する演算式により求められた演算値、または、上記ＲＯＭ１０２に記憶された各種マップに基づいて、エンジン１の各種制御を実行する。
【００６０】
例えば、ＥＣＵ１００は、インジェクタ２３の燃料噴射制御として、パイロット噴射（副噴射）とメイン噴射（主噴射）とを実行する。
【００６１】
上記パイロット噴射は、インジェクタ２３からのメイン噴射に先立ち、予め少量の燃料を噴射する動作である。また、このパイロット噴射は、メイン噴射による燃料の着火遅れを抑制し、安定した拡散燃焼に導くための噴射動作であって、副噴射とも呼ばれる。また、本実施形態におけるパイロット噴射は、上述したメイン噴射による初期燃焼速度を抑制する機能ばかりでなく、気筒内温度を高める予熱機能をも有するものとなっている。つまり、このパイロット噴射の実行後、燃料噴射を一旦中断し、メイン噴射が開始されるまでの間に圧縮ガス温度（気筒内温度）を十分に高めて燃料の自着火温度（例えば１０００Ｋ）に到達させるようにし、これによってメイン噴射で噴射される燃料の着火性を良好に確保するようにしている。
【００６２】
上記メイン噴射は、エンジン１のトルク発生のための噴射動作（トルク発生用燃料の供給動作）である。このメイン噴射での噴射量は、基本的には、エンジン回転数、アクセル操作量、冷却水温度、吸気温度等の運転状態に応じ、要求トルクが得られるように決定される。例えば、エンジン回転数（クランクポジションセンサ４０の検出値に基づいて算出されるエンジン回転数）が高いほど、また、アクセル操作量（アクセル開度センサ４７により検出されるアクセルペダルの踏み込み量）が大きいほど（アクセル開度が大きいほど）エンジン１のトルク要求値としては高く得られ、それに応じてメイン噴射での燃料噴射量としても多く設定されることになる。
【００６３】
尚、上述したパイロット噴射及びメイン噴射の他に、アフタ噴射やポスト噴射が必要に応じて行われる。アフタ噴射は、排気ガス温度を上昇させるための噴射動作である。具体的には、供給された燃料の燃焼エネルギがエンジン１のトルクに変換されることなく、その大部分が排気の熱エネルギとして得られるタイミングでアフタ噴射は実行される。また、ポスト噴射は、排気系７に燃料を直接的に導入して上記マニバータ７７の昇温を図るための噴射動作である。例えば、ＤＰＮＲ触媒７６に捕集されているＰＭの堆積量が所定量を超えた場合（例えばマニバータ７７の前後の差圧を検出することにより検知）、ポスト噴射が実行されるようになっている。
【００６４】
また、ＥＣＵ１００は、エンジン１の運転状態に応じてＥＧＲバルブ８１の開度を制御し、吸気マニホールド６３に向けての排気還流量（ＥＧＲ量）を調整する。このＥＧＲ量は、上記ＲＯＭ１０２に予め記憶されたＥＧＲマップに従って設定される。具体的に、このＥＧＲマップは、エンジン回転数及びエンジン負荷をパラメータとしてＥＧＲ量（ＥＧＲ率）を決定するためのマップである。尚、このＥＧＲマップは、予め実験やシミュレーション等によって作成されたものとなっている。つまり、上記クランクポジションセンサ４０の検出値に基づいて算出されたエンジン回転数及びスロットル開度センサ４２によって検出されたスロットルバルブ６２の開度（エンジン負荷に相当）とをＥＧＲマップに当て嵌めることでＥＧＲ量（ＥＧＲバルブ８１の開度）が得られるようになっている。
【００６５】
更に、ＥＣＵ１００は、上記スワールコントロールバルブ６６の開度制御を実行する。このスワールコントロールバルブ６６の開度制御としては、燃焼室３内に噴射された燃料の噴霧の単位時間当たり（または単位クランク回転角度当たり）における気筒内の周方向の移動量を変更するように行われる。このスワールコントロールバルブ６６の開度制御の詳細については後述する。
【００６６】
−燃料噴射圧−
燃料噴射を実行する際の燃料噴射圧は、コモンレール２２の内圧により決定される。このコモンレール内圧として、一般に、コモンレール２２からインジェクタ２３へ供給される燃料圧力の目標値、即ち目標レール圧は、エンジン負荷（機関負荷）が高くなるほど、及び、エンジン回転数（機関回転数）が高くなるほど高いものとされる。即ち、エンジン負荷が高い場合には燃焼室３内に吸入される空気量が多いため、インジェクタ２３から燃焼室３内に向けて多量の燃料を噴射しなければならず、よってインジェクタ２３からの噴射圧力を高いものとする必要がある。また、エンジン回転数が高い場合には噴射可能な期間が短いため、単位時間当たりに噴射される燃料量を多くしなければならず、よってインジェクタ２３からの噴射圧力を高いものとする必要がある。このように、目標レール圧は一般にエンジン負荷及びエンジン回転数に基づいて設定される。尚、この目標レール圧は例えば上記ＲＯＭ１０２に記憶された燃圧設定マップに従って設定される。つまり、この燃圧設定マップに従って燃料圧力を決定することで、インジェクタ２３の開弁期間（噴射率波形）が制御され、その開弁期間中における燃料噴射量を規定することが可能になる。
【００６７】
尚、本実施形態では、エンジン負荷等に応じて燃料圧力が３０ＭＰａ〜２００ＭＰａの間で調整されるようになっている。
【００６８】
上記パイロット噴射やメイン噴射などの燃料噴射パラメータについて、その最適値はエンジン１や吸入空気等の温度条件によって異なるものとなる。
【００６９】
例えば、上記ＥＣＵ１００は、コモンレール圧がエンジン運転状態に基づいて設定される目標レール圧と等しくなるように、即ち燃料噴射圧が目標噴射圧と一致するように、サプライポンプ２１の燃料吐出量を調量する。また、ＥＣＵ１００はエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量及び燃料噴射形態を決定する。具体的には、ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ４０の検出値に基づいてエンジン回転速度を算出するとともに、アクセル開度センサ４７の検出値に基づいてアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を求め、このエンジン回転速度及びアクセル開度に基づいて総燃料噴射量（パイロット噴射での噴射量とメイン噴射での噴射量との和）を決定する。
【００７０】
−燃焼形態の概略説明−
次に、本実施形態に係るエンジン１における燃焼室３内での燃焼形態の概略について説明する。
【００７１】
図４は、エンジン１の一つの気筒に対して吸気マニホールド６３及び吸気ポート１５ａを経てガス（空気）が吸入され、燃焼室３内へインジェクタ２３からの燃料噴射によって燃焼が行われると共に、その燃焼後のガスが排気ポート７１を経て排気マニホールド７２へ排出される様子を模式的に示した図である。
【００７２】
この図４に示すように、気筒内に吸入されるガスには、吸気管６４からスロットルバルブ６２を介して吸入された新気と、上記ＥＧＲバルブ８１が開弁された場合にＥＧＲ通路８から吸入されるＥＧＲガスとが含まれる。吸入される新気量（質量）と吸入されるＥＧＲガス量（質量）との和に対するＥＧＲガス量の割合（即ち、ＥＧＲ率）は、運転状態に応じて上記ＥＣＵ１００により適宜制御されるＥＧＲバルブ８１の開度に応じて変化する。
【００７３】
このようにして気筒内に吸入された新気及びＥＧＲガスは、吸気行程において開弁している吸気バルブ１６を介し、ピストン１３（図４では図示省略）の下降に伴って気筒内に吸入されて筒内ガスとなる。この筒内ガスは、エンジン１の運転状態に応じて決定されるバルブ閉弁時にて吸気バルブ１６が閉弁することにより筒内に密閉され（筒内ガスの閉じ込め状態）、その後の圧縮行程においてピストン１３の上昇に伴って圧縮される。そして、ピストン１３が上死点近傍に達すると、上述したＥＣＵ１００による噴射量制御によって所定時間だけインジェクタ２３が開弁されることで燃料を燃焼室３内に直接噴射する。具体的には、ピストン１３が上死点に達する前に上記パイロット噴射が実行され、燃料噴射が一旦停止された後、所定のインターバルを経て、ピストン１３が上死点近傍に達した時点で上記メイン噴射が実行されることになる。
【００７４】
図５は、この燃料噴射時における燃焼室３及びその周辺部を示す断面図であり、図６は、この燃料噴射時における燃焼室３の平面図（ピストン１３の上面を示す図）である。図６に示すように、本実施形態に係るエンジン１のインジェクタ２３には、周方向に亘って等間隔に８個の噴孔が設けられており、これら噴孔からそれぞれ均等に燃料が噴射されるようになっている。尚、この噴孔数としては８個に限るものではない。
【００７５】
そして、この各噴孔から噴射された燃料の噴霧Ａ，Ａ，…は略円錐状に拡散していく。また、各噴孔からの燃料噴射（上記パイロット噴射やメイン噴射）は、ピストン１３が圧縮上死点近傍に達した時点で行われるため、図５に示すように、各燃料の噴霧Ａ，Ａ，…は上記キャビティ１３ｂ内で拡散していくことになる。
【００７６】
このように、インジェクタ２３に形成されている各噴孔から噴射された燃料の噴霧Ａ，Ａ，…は、時間の経過に伴って筒内ガスと混ざり合いながら混合気となって筒内においてそれぞれ円錐状に拡散していき、自己着火によって燃焼する。つまり、この各燃料の噴霧Ａ，Ａ，…は、それぞれ筒内ガスと共に略円錐状の燃焼場を形成し、その燃焼場（本実施形態では８箇所の燃焼場）でそれぞれ燃焼が開始されることになる。
【００７７】
そして、この燃焼により発生したエネルギは、ピストン１３を下死点に向かって押し下げるための運動エネルギ（エンジン出力となるエネルギ）、燃焼室３内を温度上昇させる熱エネルギ、シリンダブロック１１やシリンダヘッド１５を経て外部（例えば冷却水）に放熱される熱エネルギとなる。
【００７８】
そして、燃焼後の筒内ガスは、排気行程において開弁する排気バルブ１７を介し、ピストン１３の上昇に伴って排気ポート７１及び排気マニホールド７２へ排出されて排ガスとなる。
【００７９】
−スワール流の利用範囲拡大動作−
本発明の特徴は、上記スワールコントロールバルブ６６の開度調整によって速度制御されるスワール流の利用範囲を拡大することにある。具体的には、エンジン１の運転状態に応じて、所定タイミング（クランク角度位置で特定される所定タイミング：以下、「噴射時期代表クランク角度」と呼ぶ）における噴霧内の特定位置（噴霧長さ方向の特定位置：筒内半径方向の位置であって、以下、「噴霧代表位置」と呼ぶ）でのスワール速度（以下、「代表スワール速度」と呼ぶ）を認識した上で、エンジン１の制御パラメータ（スワール速度や燃料噴射インターバル）の制御を行うようにしている。
【００８０】
以下に述べる第１及び第２の実施形態は、このスワール流の利用範囲拡大動作の具体例を示すものであって、第１実施形態は、上記特定した「噴射時期代表クランク角度」及び「噴霧代表位置」での「代表スワール速度」を認識した上で、スワール速度の制御（具体的にはスワールコントロールバルブ６６の制御）を行うものである。また、第２実施形態は、上記特定した「噴射時期代表クランク角度」及び「噴霧代表位置」での「代表スワール速度」を認識した上で、燃料噴射インターバル（具体的には、上記パイロット噴射の終了時点からメイン噴射の開始時点までの燃料噴射停止期間）の制御（インジェクタ２３の制御）を行うものである。以下、各実施形態について具体的に説明する。
【００８１】
（第１実施形態）
本実施形態は、上述した如く、特定した「噴射時期代表クランク角度」及び「噴霧代表位置」での「代表スワール速度」を認識した上で、スワール速度の制御を行うものである。
【００８２】
このスワール速度制御の概略としては、先ず、エンジン１の運転状態（エンジン負荷及びエンジン回転数）に応じて、上記「代表スワール速度」を求めるべきタイミングである上記「噴射時期代表クランク角度」を特定すると共に、上記「代表スワール速度」を求めるべき噴霧内（メイン噴射で噴射された燃料の噴霧内）の特定位置である上記「噴霧代表位置」を特定する。そして、これら特定された「噴射時期代表クランク角度」における「噴霧代表位置」での「代表スワール速度」、及び、この「代表スワール速度」を温度補正することにより得られる実際のスワール速度（以下、「実代表スワール速度」と呼ぶ）を算出する。
【００８３】
そして、現在のエンジン１の運転状態から目標とされる「目標代表スワール速度（過渡運転時等にあってはそれに応じた補正量を含むスワール速度）」を算出し、上記「実代表スワール速度」が上記「目標代表スワール速度」に一致するように上記スワールコントロールバルブ６６の開度を調整するようにしている。
【００８４】
以下、本実施形態におけるスワール速度制御について具体的に説明する。図７は、このスワール速度制御の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、エンジン１の始動後、所定時間（例えば数ｍｓｅｃ）毎に繰り返して実行される。
【００８５】
先ず、ステップＳＴ１で、上記「噴射時期代表クランク角度」を特定する。この「噴射時期代表クランク角度」は、上述した如く、「代表スワール速度」を求めるべきタイミング（クランク角度位置）であり、エンジン回転数及び燃料噴射量（エンジン負荷に相当）に応じて特定される（代表タイミング特定手段による、スワール速度の算出を行うべきタイミングの特定動作）。
【００８６】
図８は、この「噴射時期代表クランク角度」を特定するためのマップ（噴射時期代表クランク角度特定マップ）であって、予め、実験やシミュレーションにより作成されて上記ＲＯＭ１０２に記憶されている。この噴射時期代表クランク角度特定マップに、現在のエンジン回転数及び現在の燃料噴射量（燃焼行程を迎えている気筒に対するメイン噴射での燃料噴射量）を当て嵌めることにより「噴射時期代表クランク角度」が特定される。この「噴射時期代表クランク角度」は、エンジン回転数が低いほど、また、燃料噴射量が少ないほど燃料噴射期間の初期側（燃料噴射期間のうちの進角側）を「噴射時期代表クランク角度」として特定し、エンジン回転数が高いほど、また、燃料噴射量が多いほど燃料噴射期間の後期側（燃料噴射期間のうちの遅角側）を「噴射時期代表クランク角度」として特定するようになっている。
【００８７】
具体的に、この図８における「ａｉｎｊｍ」は燃料噴射開始時点でのクランク角度位置を示し、「τ」は燃料噴射期間（クランク角度に換算した値）を示している。このようにして、エンジン回転数が低く且つ燃料噴射量が少ない場合には、燃料噴射開始初期時に対応するクランク角度位置を「噴射時期代表クランク角度」として特定することになり、エンジン回転数が高く且つ燃料噴射量が多い場合には、燃料噴射期間の後期に対応するクランク角度位置を「噴射時期代表クランク角度」として特定することになる。例えば図８における点Ｂでは燃料噴射開始時点（ａｉｎｊｍ）を「噴射時期代表クランク角度」として求め、点Ｃでは燃料噴射終了時点（ａｉｎｊｍ＋τ）を「噴射時期代表クランク角度」として求める。
【００８８】
これは、エンジン回転数が低く且つ燃料噴射量が少ない場合（低負荷運転時）には、燃焼場での当量比（または酸素過剰率）がリーンとなって混合気の着火性が悪化したり燃焼期間の初期にＨＣの発生量が増大したりする可能性があるため、この着火性やＨＣ発生量を大きく左右する燃料噴射開始初期時を「噴射時期代表クランク角度」として特定し、この燃料噴射開始初期時でのスワール速度の適正化（後述するスワール速度制御によるスワール速度の適正化）を図って混合気の着火性を良好にし且つＨＣの発生量を規制の範囲内に抑えるようにするためである。一方、エンジン回転数が高く且つ燃料噴射量が多い場合（高負荷運転時）には、燃焼場での当量比がリッチとなって燃焼期間の後期にスモークの発生量が増大する可能性があるため、このスモーク発生量を大きく左右する燃料噴射期間の後期を「噴射時期代表クランク角度」として特定し、この燃料噴射期間の後期でのスワール速度の適正化（後述するスワール速度制御によるスワール速度の適正化）を図ってスモーク発生量を規制の範囲内に抑えるようにするためである。
【００８９】
このようにして「噴射時期代表クランク角度」を求めた後、ステップＳＴ２に移り、「噴霧代表位置」を特定する。この「噴霧代表位置」は、上述した如く、「代表スワール速度」を求めるべき噴霧長さ方向の所定位置（筒内半径方向の位置）であり、エンジン回転数及び燃料噴射量（エンジン負荷に相当）に応じて特定される（代表位置特定手段による、スワール速度の算出を行うべき筒内位置の特定動作）。
【００９０】
図９は、この「噴霧代表位置」を特定するためのマップ（噴霧代表位置特定マップ）であって、予め、実験やシミュレーションにより作成されて上記ＲＯＭ１０２に記憶されている。この噴霧代表位置特定マップに、現在のエンジン回転数及び現在の燃料噴射量（燃焼行程を迎えている気筒に対するメイン噴射での燃料噴射量）を当て嵌めることにより「噴霧代表位置」が特定される。この「噴霧代表位置」は、エンジン回転数が低いほど、また、燃料噴射量が少ないほど噴霧長さ方向の先端側の位置（噴霧長手方向の外周側の位置）を「噴霧代表位置」として特定し、エンジン回転数が高いほど、また、燃料噴射量が多いほど噴霧長さ方向の先端側から離れた位置（噴霧長手方向の中央側の位置）を「噴霧代表位置」として特定するようになっている。
【００９１】
具体的に、例えば図９における点Ｄでは噴霧先端位置（外周側端の位置）を「噴霧代表位置」として求め、点Ｅでは噴霧長さ方向の中央位置を「噴霧代表位置」として求める。
【００９２】
これは、エンジン回転数が低く且つ燃料噴射量が少ない場合（低負荷運転時）には、燃料の壁面付着（シリンダボア１２の内壁面への燃料付着）に起因するＨＣの発生量が増大する可能性があるため、このＨＣ発生量を大きく左右する噴霧先端位置を「噴霧代表位置」として特定し、この噴霧先端位置でのスワール速度の適正化（後述するスワール速度制御によるスワール速度の適正化）を図ってＨＣの発生量を規制の範囲内に抑えるようにするためである。一方、エンジン回転数が高く且つ燃料噴射量が多い場合（高負荷運転時）には、当量比が比較的リッチになりやすくスモーク発生量の増大の原因となる噴霧長さ方向の中央位置を「噴霧代表位置」として特定し、この噴霧長さ方向の中央位置でのスワール速度の適正化（後述するスワール速度制御によるスワール速度の適正化）を図ってスモーク発生量を規制の範囲内に抑えるようにするためである。
【００９３】
尚、この噴霧長さ方向の中央位置よりも更に噴霧長さ方向の内側の領域（インジェクタ２３に近い領域）では、噴霧の粒径が比較的大きくなっており、適正な混合気が生成されていない可能性があり、また、この領域での噴霧はスワール速度と同速度で気筒内を周方向に流れていることが保証できないため、本実施形態では、「噴霧代表位置」としての特定範囲を噴霧先端位置から噴霧長さ方向の中央位置までの範囲に定めている。
【００９４】
上記「噴霧代表位置」を特定するにあたっての噴霧長さＬspの算出手法として具体的には、例えば以下の式（１）及び式（２）（広安の式）が使用可能である。尚、式（１）は燃料噴射開始からの経過時間ｔが液滴分裂時間ｔbに達するまでの噴霧長さＬspの算出式であって、式（２）は燃料噴射開始からの経過時間ｔが液滴分裂時間ｔbを経過した後における噴霧長さＬspの算出式である。
【００９５】
【数１】
2012032627.tif 000003
【００９６】
これら式（１）及び式（２）によって噴霧長さＬspを算出し、インジェクタ２３の噴孔からの距離によって上記「噴霧代表位置」を特定することになる。つまり、噴霧先端位置を「噴霧代表位置」として特定する場合には、その「噴霧代表位置」はインジェクタ２３の噴孔からの距離が「Ｌsp」となる位置であり、噴霧長さ方向の中央位置を「噴霧代表位置」として特定する場合には、その「噴霧代表位置」はインジェクタ２３の噴孔からの距離が「Ｌsp／２」となる位置である。
【００９７】
次に、ステップＳＴ３に移り、上記特定した「噴射時期代表クランク角度」及び「噴霧代表位置」での「代表スワール速度」を算出する。この「代表スワール速度」は、上述した如く、上記「噴射時期代表クランク角度」及び「噴霧代表位置」におけるスワール速度である。
【００９８】
この「代表スワール速度」の算出動作としては、先ず、上記「噴射時期代表クランク角度」における瞬間のスワール比（瞬間のスワール速度をスワール比として現した値）をマップより求め、この求められたスワール比から上記「噴霧代表位置」を考慮して、その「噴霧代表位置」でのスワール速度つまり「代表スワール速度」を算出することになる。
【００９９】
図１０は、上記「噴射時期代表クランク角度」に応じた、瞬間（各クランク角度毎）のスワール比を求めるスワール比マップである。この瞬間のスワール比とは、上記「噴射時期代表クランク角度」におけるスワールの角速度に相関のある値として求められ、何れの「噴霧代表位置」においても一律なスワール比として各クランク角度毎に求められる。言い換えると、筒内でのスワール速度は、ピストン１３の位置に応じて変化していく。具体的には、ピストン１３が圧縮上死点に近い位置にあるほどスワール速度は高くなる。また、スワール比が同一であっても、筒内の中央部ではスワール速度は低く、筒内の外周側ほどスワール速度は高くなっている。このため、各クランク角度毎のスワール速度は、「噴霧代表位置」が特定されなければマップとして現すことができない。このため、先ず、スワール比マップによって各クランク角度毎のスワール比を求めるようにし、そのスワール比となっている状態での「噴霧代表位置」におけるスワール速度を算出することにより、上記「代表スワール速度」を算出するようにしている。
【０１００】
尚、上記スワール比マップは、エンジン１のシリンダボア１２の内径、ピストン１３のストローク、コネクティングロッド１８の長さ、燃焼室３の形状等のエンジン諸元によって決定されるものであり、予め、実験やシミュレーションによりエンジンの種類に応じて作成されている。また、角運動量保存の法則からクランク角度毎のスワール比は計算可能であるため、これによっても上記スワール比マップは作成可能である。
【０１０１】
上記ステップＳＴ１で特定した「噴射時期代表クランク角度」を上記スワール比マップに当て嵌めることで、その「噴射時期代表クランク角度」でのスワール比を取得する。そして、下記の式（３）に、この取得したスワール比を代入することで、「代表スワール速度」を算出する。
【０１０２】
【数２】
2012032627.tif 000004
【０１０３】
これにより、上記「噴射時期代表クランク角度」及び「噴霧代表位置」での「代表スワール速度」が算出される。例えば、同一スワール比であっても、「噴霧代表位置」が噴霧の先端側であるほど、高い「代表スワール速度」として算出されることになる。
【０１０４】
以上のようにして算出された「代表スワール速度」は、未だ「実代表スワール速度」から乖離している可能性がある。つまり、筒内温度が低い場合、噴霧の蒸発が不十分であることから噴霧の液滴の粒径が大きくなっており、その結果、スワール流に対する噴霧の抵抗（スワールの流れに対する抵抗）が大きい分だけ実際のスワール速度（「実代表スワール速度」）は上記「代表スワール速度」に対して低くなっている。また、筒内温度が高い場合（例えば１０００Ｋ以上である場合）、スワール流に乱れが発生する可能性があり、この乱れによって実際のスワール速度（「実代表スワール速度」）は上記「代表スワール速度」に対して低くなる可能性がある。
【０１０５】
このため、これらのことを考慮し、上記算出された「代表スワール速度」に対して温度補正（筒内状態量による補正）を行って「実代表スワール速度」を算出する（ステップＳＴ４）。具体的には、下記の式（４）によって「実代表スワール速度（補正後の代表スワール速度）」を算出する（スワール速度算出手段によるスワール速度の算出動作）。
【０１０６】
【数３】
2012032627.tif 000005
【０１０７】
図１１は、筒内温度補正マップであって、この筒内温度補正マップから筒内温度補正係数を求める。この筒内温度補正マップは、予め、実験やシミュレーションにより作成されて上記ＲＯＭ１０２に記憶されている。図１１におけるＡ１は筒内基準温度でのマップ値であり、Ａ２は実際の筒内温度におけるマップ値である。この場合、筒内温度補正係数は「Ａ２／Ａ１」となる。尚、上記基準温度Ａ１は適宜設定される。また、筒内温度Ａ２は、上記吸気温センサ４９のセンシング値から推定する。また、エンジン１の運転状態から推定するようにしてもよい。
【０１０８】
次に、ステップＳＴ５に移り、上記「実代表スワール速度」と「目標代表スワール速度」との比較を行う。
【０１０９】
この「目標代表スワール速度」は、エンジンの種類に応じて作成された基準目標スワール比マップ（図１２）により求められた「基準目標スワール比」から「基準代表スワール速度（本発明でいう基準目標スワール速度に対応）」を算出し、この「基準代表スワール速度」に対して温度補正を行うことにより得られる。
【０１１０】
図１２は、上記基準目標スワール比マップであって、この基準目標スワール比マップに現在のエンジン回転数及び現在の燃料噴射量（燃焼行程を迎えている気筒に対するメイン噴射での燃料噴射量）を当て嵌めることにより「基準目標スワール比」が求められる。尚、この基準目標スワール比マップは、予め、実験やシミュレーションにより、排気エミッション、エンジン性能、燃焼音等の各種制約や要求が規定の範囲内となるような運転状態を得るためのスワール比を取得するためのマップとして作成され、予め上記ＲＯＭ１０２に記憶されている。また、図１２に示す基準目標スワール比マップ上の点αは「スワール比３．０」、βは「スワール比２．５」、γは「スワール比２．０」となっている。これら値はこれに限定されるものではない。
【０１１１】
そして、この基準目標スワール比マップから取得された「基準目標スワール比」から「基準代表スワール速度」を算出する。具体的には、上記「基準目標スワール比」となっている状態での上記「噴霧代表位置」におけるスワール速度を上記式（３）を利用して算出することにより、上記「基準代表スワール速度」が求められることになる。
【０１１２】
このようにして求められた「基準代表スワール速度」に対し、上記式（４）と同様の温度補正を行うことによって「目標代表スワール速度」を算出する。
【０１１３】
例えば、アクセル開度の急速な踏み込み解除動作によって、上記基準目標スワール比マップ上で図１２における運転状態Ｘ（基準目標スワール比２．２）から運転状態Ｙ（基準目標スワール比２．８）に移行した場合、この基準目標スワール比マップから求められる「基準目標スワール比」は運転状態Ｙでの値となるが、このような過渡時にあっては筒内温度は上記運転状態Ｘで運転していた状態での温度付近にあるため、この温度補正によって「目標代表スワール速度」を算出する。例えば、図１２における点Ｚ（基準目標スワール比２．６）に相当する「目標代表スワール速度」が算出されることになる。つまり、このようなエンジン１の運転過渡時に、基準目標スワール比マップにより得られた「基準目標スワール比」に応じて目標スワール速度を設定してしまうと（温度補正することなく目標スワール速度を設定してしまうと）、筒内温度が高くなっている分の誤差を生じることになり、適切な目標スワール速度が得られなくなる可能性がある。このため、上記温度補正を行って過渡運転を考慮した目標スワール速度（目標代表スワール速度）を算出するようにしている。
【０１１４】
上記ステップＳＴ５において「実代表スワール速度」が「目標代表スワール速度」に一致しておらずＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ６に移り、その偏差（「実代表スワール速度」と「目標代表スワール速度」との偏差）に応じてスワール速度制御操作量を決定し、ステップＳＴ７において、そのスワール速度制御操作量でスワールコントロールバルブ６６の開度を調整してスワール速度を制御する。つまり、上記偏差が大きいほどスワール流速の変化量を大きく設定することになる（制御パラメータ調整手段による内燃機関制御パラメータの調整動作）。
【０１１５】
具体的には、「実代表スワール速度」が「目標代表スワール速度」に対して低い場合には、その偏差が大きいほどスワール流速の増加量を大きくするようにスワールコントロールバルブ６６の開度を小さくする。逆に、「実代表スワール速度」が「目標代表スワール速度」に対して高い場合には、その偏差が大きいほどスワール流速の減少量を大きくするようにスワールコントロールバルブ６６の開度を大きくする。
【０１１６】
図１３は、スワールコントロールバルブ操作量マップである。このスワールコントロールバルブ操作量マップは、必要なスワール量（スワール速度）と、そのスワール量を得るためのスワールコントロールバルブ６６の操作量との関係を規定するものであり、「実代表スワール速度」を「目標代表スワール速度」に一致させるために必要なスワール量を求め、それをスワールコントロールバルブ操作量マップに当て嵌めることでスワールコントロールバルブ６６の操作量を求めることができる。
【０１１７】
以上のようなスワール速度制御が、エンジン１の運転中、継続して行われる。
【０１１８】
以上説明したように、本実施形態では、上記「噴射時期代表クランク角度」及び上記「噴霧代表位置」を特定して上記「実代表スワール速度」を求め、この「実代表スワール速度」を「目標代表スワール速度」に一致させるようにしている。そして、上記「実代表スワール速度」及び「目標代表スワール速度」を、環境変化や運転過渡等に起因する燃焼状態量の変化に対応した値として求めるようにしている。その結果、エンジン１の運転状態の急速な変化や環境の変化が生じた場合であっても排気エミッションの悪化を防止することができ、良好な排気エミッションを維持することが可能となる。
【０１１９】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態は、上述した如く、特定した「噴射時期代表クランク角度」及び「噴霧代表位置」での「代表スワール速度」を認識した上で、燃料噴射インターバル（パイロット噴射の終了時点からメイン噴射の開始時点までの燃料噴射停止期間）の制御を行うものである。
【０１２０】
この燃料噴射インターバル制御の概略としては、先ず、エンジン１の運転状態（エンジン負荷及びエンジン回転数）に応じて、上記「代表スワール速度」を求めるべきタイミングである上記「噴射時期代表クランク角度」を特定すると共に、上記「代表スワール速度」を求めるべき噴霧内の特定位置である上記「噴霧代表位置」を特定する。そして、これら特定された「噴射時期代表クランク角度」における「噴霧代表位置」での「代表スワール速度」を算出する。
【０１２１】
そして、メイン噴射が実行された際における、そのメイン噴射での噴霧と、先行して行われているパイロット噴射での噴霧との重なり度合い（重なり角度）を算出して、その重なり部分を含むメイン噴射での噴霧内の当量比（以下、「噴霧内当量比」と呼ぶ）を算出する。そして、この「噴霧内当量比」と、予め設定された「目標当量比」とを比較し、「噴霧内当量比」が「目標当量比」に一致するように上記噴射インターバルを制御する。つまり、噴射インターバルを制御することで、上記パイロット噴射での噴霧とメイン噴射での噴霧との重なり角度を変更して「噴霧内当量比」を調整するようにしている。
【０１２２】
以下、本実施形態における噴射インターバル制御について具体的に説明する。図１４は、この噴射インターバル制御の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、エンジン１の始動後、所定時間（例えば数ｍｓｅｃ）毎に繰り返して実行される。
【０１２３】
この図１４に示すフローチャートのステップＳＴ１〜ステップＳＴ３の動作は上述した第１実施形態におけるフローチャート（図７）におけるステップＳＴ１〜ステップＳＴ３の動作と同様にして行われるため、ここでの説明は省略する。
【０１２４】
尚、本実施形態においても、ステップＳＴ１での「噴射時期代表クランク角度」の特定、ステップＳＴ２での「噴霧代表位置」の特定、ステップＳＴ３での「代表スワール速度」の算出を行っていることにより、後述するパイロット噴射とメイン噴射との重なり角度の算出式（式（６））において採用するスワール速度をエンジン負荷等に応じた適切なものとして得ることができる。つまり、エンジン回転数が低く且つ燃料噴射量が少ない場合（低負荷運転時）における混合気の着火性の確保及びＨＣの発生量の削減や、エンジン回転数が高く且つ燃料噴射量が多い場合（高負荷運転時）におけるスモーク発生量の削減を図ることが可能となる。
【０１２５】
ステップＳＴ３で「代表スワール速度」を算出した後、ステップＳＴ１０では、上記メイン噴射での噴霧とパイロット噴射での噴霧との重なり角度を算出する。
【０１２６】
図１５は、上記パイロット噴射及びメイン噴射が行われる際の気筒内における一部の噴霧（２つの噴孔から噴射された噴霧）の状態を模式的に示す平面図である。図１５（ａ）はパイロット噴射終了時点での噴霧の状態を、図１５（ｂ）はメイン噴射終了時点での各噴霧の状態を模式的に示している。また、この図１５（ｂ）では、メイン噴射で噴射された燃料の噴霧を実線で示し、このメイン噴射の直前に実行されたパイロット噴射で噴射された燃料の噴霧（スワール流により移動したパイロット噴霧）を破線で示している。
【０１２７】
この図１５（ｂ）に示すように、パイロット噴射で噴射された燃料の噴霧はスワール流によって周方向に流され、その後に噴射されるメイン噴射での噴霧（スワール流の下流側に位置する噴孔から噴射されたメイン噴射での噴霧）に一部が重なることになる。そして、これら各噴霧（パイロット噴射での噴霧とメイン噴射での噴霧）の重なり角度（図１５（ｂ）におけるθoverlap）は、パイロット噴射の終了時点からメイン噴射の開始時点までの燃料噴射停止期間である上記噴射インターバルに応じて変化する。つまり、図１５（ｂ）に示す重なり角度θoverlapとなる噴射インターバルから、噴射インターバルを長くしていけば重なり角度θoverlapは次第に大きくなり、逆に、噴射インターバルを短くしていけば重なり角度θoverlapは次第に小さくなる。
【０１２８】
以下、この噴霧の重なり角度θoverlapの算出手法について説明する。パイロット噴射が実行されてからメイン噴射が実行されるまでの期間中における噴霧の移動角度は以下の式（５）により算出され、また、パイロット噴射とメイン噴射との重なり角度θoverlapは以下の式（６）により算出される。この式（６）におけるθは噴霧角である。
【０１２９】
【数４】
2012032627.tif 000006
【０１３０】
このようにして噴霧の重なり角度θoverlapを算出した後、ステップＳＴ１１に移り、「噴霧内当量比φtotal」を算出する。
【０１３１】
この「噴霧内当量比φtotal」は、以下の式（７）によって算出される。この式（７）におけるφspはメイン噴射で噴射された燃料による当量比であり、Ｖspはメイン噴射で噴射された燃料により生成された混合気の体積である。また、φoverlapは噴霧の重なり領域の当量比であり、体積Ｖoverlapは噴霧の重なり領域の体積である。つまり、この式（７）における分母はメイン噴射での噴霧体積（一部にパイロット噴射での噴霧との重なり領域を含んでいる）であり、分子はその噴霧体積中に存在する燃料量（一部にパイロット噴射で噴射された燃料を含んでいる）となっている。尚、式（８）は上記噴霧の重なり領域の当量比φoverlapを算出する式であり、式（９）は上記噴霧の重なり領域の体積Ｖoverlapを算出する式である。
【０１３２】
【数５】
2012032627.tif 000007
【０１３３】
このようにして「噴霧内当量比φtotal」を算出した後、ステップＳＴ１２に移り、この「噴霧内当量比」と予め設定された「目標当量比」との比較を行う。この「目標当量比」は、燃焼室３内での燃焼時にスモーク発生量及びＨＣ発生量が共に規制の範囲内となるように設定される。
【０１３４】
図１６は、この「目標当量比」を設定するためのマップ（目標当量比マップ）であって、予め、実験やシミュレーションにより作成されて上記ＲＯＭ１０２に記憶されている。この目標当量比マップに、現在のエンジン回転数及び現在の燃料噴射量（燃焼行程を迎えている気筒に対するメイン噴射での燃料噴射量）を当て嵌めることにより「目標当量比」が取得される。この「目標当量比」は、エンジン回転数が低いほど、また、燃料噴射量が少ないほど低く設定され、エンジン回転数が高いほど、また、燃料噴射量が多いほど高く設定されるようになっている。
【０１３５】
上記ステップＳＴ１２において「噴霧内当量比」が「目標当量比」に一致しておらずＮＯ判定された場合には、ステップＳＴ１３に移り、その偏差（噴霧内当量比と目標当量比との偏差）に応じて噴射インターバルを補正し、その補正後の噴射インターバルでパイロット噴射及びメイン噴射を実行する。つまり、図１５（ｂ）に示す状態において、上記偏差が大きいほど噴射インターバルの補正量を大きく設定することになる。具体的には、「噴霧内当量比」が「目標当量比」に対して低い場合には、その偏差が大きいほど噴射インターバルを長くして噴霧重なり角度を大きくする。これによりＨＣ発生量を抑制する。逆に、「噴霧内当量比」が「目標当量比」に対して高い場合には、その偏差が大きいほど噴射インターバルを短くして噴霧重なり角度を小さくする。これによりスモーク発生量を抑制する。
【０１３６】
図１７は、エンジン１の高負荷運転時における噴射インターバルとスモーク発生量との関係を示す図である。例えば、噴射インターバルが図中のＩａにあって、「噴霧内当量比」が「目標当量比」に対して高いためにスモーク発生量が比較的多い場合には、例えば噴射インターバルを図中のＩｂに変更する（噴射インターバルを短くする）。これにより、噴霧重なり角度を小さくして「噴霧内当量比」を「目標当量比」に一致させ、スモーク発生量を低減させる。また、噴射インターバルを図中のＩｃに変更した場合（噴射インターバルを長くした場合）にもスモーク発生量を低減させることが可能である。この場合、スワール流により移動したパイロット噴霧が、スワール流の下流側に位置する噴孔の前を通過した後にメイン噴射が実行されることになり、このパイロット噴射での噴霧のスワール流れ方向の上流側領域がメイン噴射での噴霧と重なり合う状態となる。
【０１３７】
また、図１８は、エンジン１の低負荷運転時における噴射インターバルとＨＣ発生量との関係を示す図である。例えば、噴射インターバルが図中のＩｄにあって、「噴霧内当量比」が「目標当量比」に対して低いためにＨＣ発生量が比較的多い場合には、例えば噴射インターバルを図中のＩｅに変更する（噴射インターバルを長くする）ことにより、噴霧重なり角度を大きくして「噴霧内当量比」を「目標当量比」に一致させ、ＨＣ発生量を低減させる。また、噴射インターバルを図中のＩｆに変更した場合（噴射インターバルを更に長くした場合）にもＨＣ発生量を低減させることが可能である。この場合、スワール流により移動したパイロット噴霧が、スワール流の下流側に位置する噴孔（下流側で隣り合う噴孔）の前を通過し、更にスワール流の下流側に位置する噴孔から噴射されたメイン噴射での噴霧と重なり合う状態となる。
【０１３８】
尚、これら図１７及び図１８においてスモーク発生量やＨＣ発生量が周期的に変化する理由は、上記噴射インターバルを変化させることで、メイン噴射での噴霧に対して、スワール流れ方向の上流側に位置する噴孔のうち上流側の１つ目の噴孔から噴射されたパイロット噴射での噴霧が重なり合う状態となったり、上流側の２つ目の噴孔から噴射されたパイロット噴射での噴霧が重なり合う状態となったりするためである。
【０１３９】
以上のような噴射インターバル制御により、上記「噴霧内当量比」を「目標当量比」に一致させることができ、環境変化や運転過渡等に起因して燃焼状態量が変化した場合であっても適切な「噴霧内当量比」を得ることが可能となり、エンジン１の運転状態の急速な変化が生じた場合であっても排気エミッションの悪化を防止することができ、良好な排気エミッションを維持することが可能となる。
【０１４０】
また、本実施形態では、適正な当量比を得るための制御の応答性を高くすることができ、且つ高い精度で当量比を調整することができる。特に、従来例では、ＰＭセンサ等の出力に基づいて当量比をフィードバック制御していた。この場合、低温時には失火を回避するためにパイロット噴射量やメイン噴射量を増量することになるが、噴霧同士の重なり角度が適切に得られていない状態で増量しているため、燃料消費率の悪化や排気エミッションの悪化が懸念される状況となっていた。本実施形態では噴霧同士の重なり角度が適切に得られるため、必要最小限の増量で済み、燃料消費率の改善及び排気エミッションの改善を図ることができる。
【０１４１】
（第２実施形態の変形例）
次に、第２実施形態の変形例について説明する。本例も、特定した「噴射時期代表クランク角度」及び「噴霧代表位置」での「代表スワール速度」を認識した上で、燃料噴射インターバル（パイロット噴射の終了時点からメイン噴射の開始時点までの燃料噴射停止期間）の制御を行うものである。
【０１４２】
図１９は、本例における噴射インターバル制御の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、エンジン１の始動後、所定時間（例えば数ｍｓｅｃ）毎に繰り返して実行される。
【０１４３】
この図１９に示すフローチャートのステップＳＴ１〜ステップＳＴ３及びステップＳＴ１０〜ステップＳＴ１３の動作は上述した第２実施形態におけるフローチャート（図１４）におけるステップＳＴ１〜ステップＳＴ３及びステップＳＴ１０〜ステップＳＴ１３の動作と同様にして行われるため、ここでの説明は省略する。
【０１４４】
上記ステップＳＴ１１において「噴霧内当量比」を算出した後、ステップＳＴ２０に移り、上記ステップＳＴ１０で算出された噴霧重なり角度と予め設定された噴霧重なり角度上限との比較を行う。この噴霧重なり角度上限は、燃焼室３内での燃焼時にスモーク発生量を規制の範囲内とするための許容限界値である。また、エンジン１の運転状態に応じて噴霧重なり角度上限を変更する場合には、エンジン回転数及び燃料噴射量に応じて噴霧重なり角度上限を取得する噴霧重なり角度上限マップ（図示省略）を予め上記ＲＯＭ１０２に記憶しておき、この噴霧重なり角度上限マップから噴霧重なり角度上限を取得するようにする。
【０１４５】
上記噴霧重なり角度が噴霧重なり角度上限未満であり、ステップＳＴ２０でＹＥＳ判定された場合には、ステップＳＴ１２に移り、上述した「噴霧内当量比」と「目標当量比」との比較動作に移行する一方、噴霧重なり角度が噴霧重なり角度上限以上であり、ステップＳＴ２０でＮＯ判定された場合にはステップＳＴ２１に移り、噴射インターバルを所定量だけ増大してステップＳＴ１０に戻る。つまり、噴射インターバルを大きくすることで噴霧重なり角度を小さくするようにしてステップＳＴ１０に戻る。尚、噴射インターバルを小さくすることで噴霧重なり角度を小さくするようにしてもよい。
【０１４６】
このような動作を繰り返すことにより、噴霧重なり角度を噴霧重なり角度上限未満にしてスモーク発生量を規制範囲内に抑えながら、上記「噴霧内当量比」を「目標当量比」に一致させて、環境変化や運転過渡等に起因して燃焼状態量が変化した場合であっても適切な「噴霧内当量比」を得ることを可能にしている。
【０１４７】
−他の実施形態−
以上説明した実施形態では、自動車に搭載される直列４気筒ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明した。本発明は、自動車用に限らず、その他の用途に使用されるエンジンにも適用可能である。また、気筒数やエンジン形式（直列型エンジン、Ｖ型エンジン、水平対向型エンジン等の別）についても特に限定されるものではない。
【０１４８】
また、第１実施形態に係るスワール速度制御において、上述したスワールコントロールバルブ６６の開度調整に代えて、または、それに加えてＶＶＴ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｖａｌｖｅ  Ｔｉｍｉｎｇ）機構（スワール速度可変機構）による吸気バルブ１６の開弁時期の調整を行うようにしてもよい。つまり、「実代表スワール速度」が「目標代表スワール速度」に比べて低い場合には、その偏差が大きいほど吸気バルブ１６の開弁時期を遅角させて吸気流速を高く設定するものである。
【０１４９】
また、上記第２実施形態及びその変形例においても、上記第１実施形態の場合と同様に、「代表スワール速度」を温度補正することで「実代表スワール速度」を算出し、この「実代表スワール速度」に基づいて（上記式（６）により）からパイロット噴射とメイン噴射との重なり角度θoverlapを算出するようにしてもよい。
【０１５０】
また、上記「代表スワール速度」を補正して「実代表スワール速度」を算出する際の補正パラメータとしては温度に限らず、他の補正パラメータとしてもよい。例えば、筒内の圧力、ガス（空気）量、酸素濃度等に応じた補正により「実代表スワール速度」を算出するものである。これらの筒内状態量は、上述した各種センサのセンシング値から推定する。また、エンジン１の運転状態から推定するようにしてもよい。
【０１５１】
更に、上記第２実施形態及びその変形例では、パイロット噴射とメイン噴射との噴霧重なり角度を噴射インターバルの制御によって調整するものとした。本発明は、これに限らず、複数回に亘ってメイン噴射（分割メイン噴射）を実行する場合に、これらメイン噴射同士の噴霧重なり角度を噴射インターバルの制御によって調整するものや、メイン噴射とアフタ噴射との噴霧重なり角度を噴射インターバルの制御によって調整するものに対しても適用が可能である。
【０１５２】
また、上述した実施形態では、通電期間においてのみ全開の開弁状態となることにより燃料噴射率を変更するピエゾインジェクタ２３を適用したエンジンについて説明したが、本発明は、可変噴射率インジェクタを適用したエンジンへの適用も可能である。
【０１５３】
加えて、上記実施形態では、マニバータ７７として、ＮＳＲ触媒７５及びＤＰＮＲ触媒７６を備えたものとしたが、ＮＳＲ触媒７５及びＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）を備えたものとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５４】
本発明は、自動車に搭載されるコモンレール式筒内直噴型多気筒ディーゼルエンジンにおいてスワール流の利用範囲の拡大を図るための制御に適用可能である。
【符号の説明】
【０１５５】
１        エンジン（内燃機関）
１５ａ     吸気ポート
３        燃焼室
２３      インジェクタ（燃料噴射弁）
６６      スワールコントロールバルブ（スワール速度可変機構）
【図１】
2012032627.tif 000008
【図２】
2012032627.tif 000009
【図３】
2012032627.tif 000010
【図４】
2012032627.tif 000011
【図５】
2012032627.tif 000012
【図６】
2012032627.tif 000013
【図７】
2012032627.tif 000014
【図８】
2012032627.tif 000015
【図９】
2012032627.tif 000016
【図１０】
2012032627.tif 000017
【図１１】
2012032627.tif 000018
【図１２】
2012032627.tif 000019
【図１３】
2012032627.tif 000020
【図１４】
2012032627.tif 000021
【図１５】
2012032627.tif 000022
【図１６】
2012032627.tif 000023
【図１７】
2012032627.tif 000024
【図１８】
2012032627.tif 000025
【図１９】
2012032627.tif 000026
【国際調査報告】
2012032627.tif 000027
2012032627.tif 000028
2012032627.tif 000029
2012032627.tif 000030